(57)【要約】【課題】  ある波長において大きな波長分散のピークを持ち、そのピーク波長の初期設計からのずれを補正することが可能な分散補償ファイバを提供すること。【解決手段】  第１コアと第１コアを覆うように設けられた第１クラッドと、第１クラッドを覆うように設けられた第２コアと、第２コアを覆うように設けられた第２クラッドとを備え、前記第１コア及び／又は前記第２コアが複屈折を有する光ファイバであって、特定波長において波長分散の急峻なピークを有することを特徴とする光ファイバ【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コアと第１コアを覆うように設けられた第１クラッドと、第１クラッドを覆うように設けられた第２コアと、第２コアを覆うように設けられた第２クラッドとを備え、前記第１コア及び／又は前記第２コアが複屈折を有する光ファイバであって、特定波長において波長分散の急峻なピークを有することを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記第１コア及び／又は前記第２コアが非真円形状であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記第１クラッド内及び／又は前記第２クラッド内に、前記第１コア及び／又は前記第２コアに対して応力付与作用のある部材を配置したことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の光ファイバに歪応力及び／又は熱応力を印加することによって、前記ピークの波長を移動させることを特徴とする分散制御方法。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれかに記載の光ファイバを搭載することを特徴とする分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送システムにおいて使用される分散補償ファイバ及びそれを用いた分散補償器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長距離光ファイバ伝送システムにおいて、伝送路である光ファイバの波長分散が伝送距離に従って蓄積されることにより、伝送信号波形の歪を引き起こすことが知られており、伝送距離の制約条件となっている。そこで、伝送路である光ファイバの波長分散値とは逆の分散値を有する分散補償器を伝送路中に挿入することによって、波長分散に起因する伝送信号波形の歪を抑制することが行われており、それによって長距離伝送が可能となる。分散補償を実現するデバイス或いは方法はいくつか提案されているが、分散補償ファイバと呼ばれる伝送路である光ファイバの波長分散値とは逆の分散値を有する光ファイバによって、分散補償を実現することが最も一般的であり、より高性能な分散補償ファイバの開発が盛んに進められている。
【０００３】
また、多重コア構造によって、波長に対する屈折率の関係曲線上に変曲点を設け、特定波長付近において大きな負の波長分散を生じる光ファイバが最近開発されており、スーパーモード分散補償ファイバと呼ばれている。非特許文献１、２には、第１コアと第１コアを覆うように設けられた第１クラッドと、第１クラッドを覆うように設けられた第２コアと、第２コアを覆うように設けられた第２クラッドとを備え、ある波長において大きな負の波長分散のピークを生じる光ファイバが開示されている。
【非特許文献１】K. Thyagajan et al, "A Novel Design of a Dispersion Compensating Fiber", IEEE Photon. Technol. Lett., vol.8, No.11, pp.1510-1512, 1996
【非特許文献２】J. Auguste et al, "-1800ps/(nm.km) chromatic dispersion at 1.55μm in dual concentric core fibre", Elec. Lett., vol.36, No.20, pp.1689-1691, 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１によると、第１コアのコア径、第１コアの比屈折率差がそれぞれ１％増減すると、波長分散のピークの波長はそれぞれ１％、０．６％ずれる。また、非特許文献２によると、第１コアのコア径又は第１コアの比屈折率差が５％増減すると、波長分散のピークの波長は１００ｎｍずれる。第１コアのコア径又は第１コアの比屈折率差がコンマ数％〜数％ずれることは、製造工程における製作精度の制限により、不可避であるため、その際に波長分散のピークの波長がずれ、使用波長の波長分散値が変化することとなり、分散補償ファイバとしての機能を果たさないこととなる。すなわち、スーパーモード分散補償ファイバの製造においては、構造的な許容誤差が小さく、製造物として、波長分散のピークの波長を初期の設計通りに実現することが困難であり、設計通りの性能を有するものを製造することが困難であるという問題があった。
【０００５】
従って本発明は上記の問題に鑑み、ある波長において大きな波長分散のピークを持ち、そのピーク波長の初期設計からのずれを補正することが可能な分散補償光ファイバを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題を解決するために、請求項１記載の光ファイバは、第１コアと第１コアを覆うように設けられた第１クラッドと、第１クラッドを覆うように設けられた第２コアと、第２コアを覆うように設けられた第２クラッドとを備え、前記第１コア及び／又は前記第２コアが複屈折を有する光ファイバであって、特定波長において波長分散の急峻なピークを有することを特徴とするものである。なお、ここで、波長分散の急峻なピークとは、伝送光の波長が波長分散のピークから１０ｎｍ離れたときに、波長分散値が１０ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以上、さらに好適には１００ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以上変化することをいう。
【０００７】
請求項２記載の光ファイバは、請求項１記載の光ファイバにおいて、前記第１コア及び／又は前記第２クラッドが非真円形状であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の光ファイバは、請求項１記載の光ファイバにおいて、前記第１クラッド内及び／又は前記第２クラッド内に、前記第１コア及び／又は前記第２コアに対して応力付与作用のある部材を配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４記載の分散制御方法は、請求項１乃至３いずれかに記載の光ファイバに歪応力及び／又は熱応力を印加することによって、前記ピークの波長を移動させることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５記載の分散補償器は、請求項１乃至３いずれかに記載の光ファイバを搭載することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、第１コアと第１コアを覆うように設けられた第１クラッドと、第１クラッドを覆うように設けられた第２コアと、第２コアを覆うように設けられた第２クラッドとを備え、前記第１コア及び／又は前記第２コアが複屈折を有する光ファイバであって、特定波長において波長分散の急峻なピークを有することに特徴を有する。これにより、ある波長において大きな波長分散のピークを持ち、そのピークの波長を初期の設計とおりに実現することが可能な分散補償ファイバを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１a)は本発明の一実施形態における光ファイバの断面模式図を示している。１は本発明の光ファイバを示し、１１は光ファイバ１の中心部に存する第１コア、１２は第１コアを覆うように設けられた第１クラッド、１３は第１クラッドを覆うように設けられた第２コア、１４は第２コアを覆うように設けられた第２クラッドを示している。ここで、第１コア１１は楕円形であり、第１クラッド、第２コア、第２クラッドの外周形状は略円形であり、第１コア１１の長径は７．４μm、短径は１．２μm、第１クラッド１２の外径は２０μm、第２コア１３の外径は３８μm、第２クラッド１４の外径は１２５μmである。
【００１３】
図１b)は、光ファイバ１の各部の屈折率を示している。第１コア１１の屈折率をn11、第１クラッド１２の屈折率をn12、第２コア１３の屈折率をn13、第２クラッド１４の屈折率をn14とすると、n11>n13 >n12=n14の関係となっており、第１コア１１の第１クラッド１２及び第２クラッド１４に対する比屈折率差は２％、第２コア１３の第１クラッド１２及び第２クラッド１４に対する比屈折率差０．５％である。なお、本実施例においては、n12=n14であるが、特定波長において波長分散の急峻なピークを有すればよいため、必ずしもn12=n14であることに限定する必要もない。なお、第１コア１１の複屈折率は２．５×１０-4であった。
【００１４】
次に、光ファイバ１の製造方法について説明する。図２a)〜e)は本発明の光ファイバの製造工程を示している。まず、図２a)に示すように中心部の第１コア部分と第１コアを覆うように設けられた第１クラッド部分の元になるガラス母材をＶＡＤ（気相軸堆積）法により、同時に堆積させた後、焼結して形成する。この段階では第１コア部分は円柱形状である。次に、図２b)に示すように、図２a)で形成されたガラス母材の側面に対し、ある方向の両側にカーボン板を当てて、押し潰しながらガラス軟化点まで温度を上昇させる。それにより、図２b)に示すように、中心部の第１コア部分を変形させ、楕円柱形状とする。続いて、図２c)で形成されたガラス母材を切削して、外周部を円形にし、図３d)の形状とする。そして、図２e)に示すように、図２d)で形成されたガラス母材の外層に隙間を空けて第２クラッド部分となるガラスチューブを配置し、空けた隙間にＣＶＤ（化学気相堆積）法により、第２コア部分となるガラス材を堆積させる。その後、隙間が全くなくなるように焼結により一体化させ、完成母材とする。そして最後に、上記において作製された完成母材を線引きすることにより、光ファイバ１が作製される。
【００１５】
続いて、光ファイバ１の動作を示す。
光ファイバ１を所定長、例えば１ｋｍとし、張力を掛けない状態で、その一端に波長１５４０ｎｍの単一モード光を長軸が偏波面の方向となるように入光する。このときの分散値は図４a)に実線で示す値であり、１５４０ｎｍの分散値は１ｋｍで−７８ｐｓ／ｎｍであった。ここで、光ファイバ１に歪応力として０．５％の伸び歪を与えると、応力によりピーク波長が１５６０ｎｍ付近から１５４０ｎｍ付近まで移動し、図４a)に破線で示す分散値となるため、１５４０ｎｍの分散値は１ｋｍで−１４７２ｐｓ／ｎｍとなる。このことにより、光ファイバ１に歪応力を印加することによって、その分散値を制御することができることがわかる。よって、波長分散のピークの波長が初期の設計からずれて、製造された場合、例えば、ピークの波長を１５４０ｎｍとするところが１５６０ｎｍとなってしまった場合、上記のように光ファイバに歪応力を印加することによって、ピーク波長を移動することで、１５４０ｎｍにおいて分散補償ファイバとして望ましい分散値、すなわち大きな負の波長分散が得られる。また、印加する伸び歪を連続的に、例えば０％から０．５％まで変えることによって、分散値を略０に近い−数十ｐｓ／ｎｍからピーク値である−千数百ｐｓ／ｎｍまで連続的に変えることが可能である。
【００１６】
上記０．５％の伸び歪を印加するための方法としては、光ファイバの略全長を金属製ボビンに張力を印加しながら巻いて固定することが挙げられる。なお、金属製ボビンの胴径を可変可能な構造とすることによって、分散値を連続的に変化させることもできる。それ故、本発明の光ファイバを金属製ボビンに巻き、そのボビンを搭載することによって分散値が固定或いは可変の分散補償器を形成することができる。
【００１７】
上記実施例においては、長軸が偏波面の方向となるようにして、単一偏波状態の光を入光したが、単一偏波状態でない光を入光したとしても、波長分散のピーク波長を有すること、ピーク波長の値、歪応力を印加することによってピーク波長が移動することについては同じであるため、単一偏波状態でない光であっても良い。ただし、本発明においては、複屈折率を有する光ファイバであるため、偏波軸を合わせて単一偏波状態の光を入光する方が、入光部或いは光ファイバ伝送路において、伝送光の損失が小さくなるという点で好適である。
【００１８】
なお、比較例として、複屈折を有しないファイバ、例えば図１の第１コア１１が真円形状であるようなファイバにおいて０．５％の伸び歪を印加しても、ピーク波長は変化しなかった。ここで、上記比較例のファイバの複屈折率は、製作の際に生じる内部歪等により完全に０とはならないが、１×１０-8以下である。逆にいえば、複屈折を有するファイバとは、複屈折率が１×１０-8以上のファイバであり、さらに好適には１×１０-7以上のファイバである。
【００１９】
複屈折を有するファイバは印加される歪応力及び／又は熱応力によって、屈折率が変化しやすく、その２回微分値である波長分散も変化しやすいという性質を有するため、本発明のファイバは、楕円コア構造に限定されず複屈折率を持てばよいと言え、図１において、第１コア１１が、非真円形状であればよく、例えば長方形であってもよい。また、別の実施例として、図３a)のように第２クラッド２４が楕円であってもよいし、図３b)のように応力付与部３５により、複屈折を生成してもよい。
【００２０】
また、光ファイバに歪応力及び／又は熱応力を印加させる方法は、光ファイバを曲げたり、長手方向に伸ばしたりすることに限定されず、熱応力を印加させるために、温度依存性のある部材を光ファイバ内外に配置してもよい。例えば、図３b)による動作例として、光ファイバ３において、応力付与部３５が前記温度依存性のある部材であることが挙げられる。光ファイバ３を所定長、例えば１ｋｍとし、環境温度２５℃で、その一端に波長１５３８ｎｍの単一モード光を応力付与部が並んでいる方向が偏波面の方向となるように入光する。このときの分散値は図４b)に実線で示す値であり、１５３８ｎｍの分散値は１ｋｍで−１００ｐｓ／ｎｍであった。ここで、光ファイバ３の環境温度を４０℃に変えることにより、光ファイバ３に印加される応力が変化し、ピーク波長が１５６４ｎｍ付近から１５３８ｎｍ付近まで移動し、図４b)に破線で示す分散値となるため、１５３８ｎｍの分散値は１ｋｍで−１５３２ｐｓ／ｎｍとなる。よって、光ファイバ１の場合と同様に、光ファイバ１に熱応力を印加することによって、その分散値を制御することができることがわかる。なお、この場合の第１コア３１の直径は５．８μm、第１クラッド３２の外径は１８μm、第２コア３３の外径は３２μm、第２クラッド３４の外径は１２５μmであり、ボロンを添加した直径５．８μmの応力付与部３５の中心を第１コア３１の中心から６μm離して配置した。第１クラッド３２と第２クラッド３４の屈折率は等しく、第１コア３１の第１クラッド３２及び第２クラッド３４に対する比屈折率差は１．８％、第２コア３３の第１クラッド３２及び第２クラッド３４に対する比屈折率差０．４％である。
【００２１】
本発明の用途としては、波長分散のピークの波長が初期の設計からずれて製造された場合に、分散値を制御することを挙げてきたが、それに限定する必要も無く、敷設された光ファイバの所定波長における分散値を測定し、印加される歪応力及び／又は熱応力の有無を感知するようなセンサー用途であってもよい。また、波長分散のピークの波長となる特定波長としては、分散補償が必要となる長距離伝送が行われる波長帯において、本発明を用いて分散を制御することが挙げられるため、１．３μｍ帯或いは１．５５μｍ帯内であることが考えられるが、光ファイバによって伝送可能な波長帯内であれば、それに限定する必要も無い。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上説明したように、本発明の光ファイバは、第１コアと第１コアを覆うように設けられた第１クラッドと、第１クラッドを覆うように設けられた第２コアと、第２コアを覆うように設けられた第２クラッドとを備え、前記第１コア及び／又は前記第２コアが複屈折を有する光ファイバであって、特定波長において波長分散の急峻なピークを有することにより、そのピーク波長の初期設計からのずれを補正することについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ａ）本発明に係わる光ファイバの一実施例を示す断面模式図である。                ｂ）上記光ファイバの屈折率プロファイルを示す断面模式図である。
【図２】本発明に係わる光ファイバの別の実施例を示す断面模式図である。
【図３】本発明に係わる光ファイバの一実施例の製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明に係わる光ファイバの動作例を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２４】
１、２、３                    ・・・光ファイバ
１１、２１、３１              ・・・第１コア
１２、２２、３２              ・・・第１クラッド
１３、２３、３３              ・・・第２コア
１４、２４、３４              ・・・第２クラッド
３５                          ・・・応力付与部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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